本發(fā)明屬于電纜生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐老化高硬度電纜材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

通訊、電力是國家建設(shè)的重點，無論哪個地方的發(fā)展，通訊、電力建設(shè)總是先行，所以通訊、電力事業(yè)發(fā)展很快。通訊、電力事業(yè)的發(fā)展，自燃要各個方面的互相配合，其中電纜料就是一個方面，通用的電線電纜被覆料主要是塑料盒橡膠，電線電纜用熱塑性塑料只要有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氟塑料、氯化聚醚和聚酰胺，其中應(yīng)用廣泛的是聚乙烯和聚氯乙烯。在我國聚氯乙烯電纜料發(fā)展較早，品種型號較多，用于制造各種耐熱等級的電線電纜絕緣和護(hù)套。由于聚乙烯密度小、電性能優(yōu)良，易于成型加工。聚乙烯是熱塑性塑料中的一大品種，具有質(zhì)輕、無毒、耐化學(xué)腐蝕性優(yōu)異等特點，但是聚乙烯的氧指數(shù)很低，屬于易燃材料，聚乙烯在燃燒時會產(chǎn)生嚴(yán)重的熔融滴落行為，這給阻燃性帶來很大的困難，除易燃外，聚乙烯的體積電阻率和表面電阻率很高，這就使其在加工和使用過程中一旦帶上靜電就很難消除，以上的兩個缺點給聚乙烯的使用帶來了很大的安全隱患和降低了使用范圍。紅磷是塑料、橡膠、樹脂和合成纖維等高聚物的高效阻燃劑，紅磷本身易燃，嚴(yán)重影響到紅磷的阻燃效果。碳酸鈣填充改性高密度聚乙烯，較早的研究重點集中于如何實現(xiàn)最大限度的填充，降低成本，雖然提高了材料的剛度，卻極大的降低了材料的強(qiáng)度和斷裂韌性，并不適用于承載高密度聚乙烯護(hù)套材料，本發(fā)明采用特殊工藝改性納米碳酸鈣不僅改善了填料在基體中的分散效果并增強(qiáng)了二者的粘結(jié)強(qiáng)度，改善了聚乙烯材料的強(qiáng)度和韌性，極大的增強(qiáng)了承載力，力學(xué)性能得到極大的改善。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種耐老化高硬度電纜材料及其制備方法，該電纜材料具有很強(qiáng)的耐侯性，降低了環(huán)境對電纜護(hù)套的影響，而且強(qiáng)度高，硬度好，抗沖擊性強(qiáng)，穩(wěn)定性能優(yōu)異，使用壽命長，熱氧穩(wěn)定性好，耐老化，力學(xué)性能優(yōu)異。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種耐老化高硬度電纜材料，包括如下質(zhì)量份的材料：

改性聚氨酯復(fù)合材料 20-35 份，丁苯橡膠 15-30 份，聚苯乙烯樹脂5-8份，季戊四醇四巰基乙酸酯3-10份，重鉻酸銨 0.5-1.5 份，二硫化二苯并噻唑 1-3 份，納米二氧化硅 20-30 份，活性碳酸鈣 45-50 份，石蠟 1.5-2.8 份， 陶瓷纖維 15-24 份，玻璃纖維20-40份，PBO纖維10-15份，磷酸三辛酯 0.8-1.6 份，芳香烴油 1-1.9 份，硫酸鋇3-8份，聚乙烯醇1-2份，抗氧劑 AT-215 1-2.5 份，防老劑 1010-A0.1-0.8 份，穩(wěn)定劑1-3份，潤滑劑1-2份，無水乙醇適量。

進(jìn)一步的，所述改性聚氨酯復(fù)合材料采用如下工藝制備：將納米高嶺土、對硝基苯胺、乙酸銫攪拌，過濾，洗滌，干燥，粉碎，加入甲酰胺、水?dāng)嚢?，超聲，過濾，洗滌，在氮氣保護(hù)下加入聚丙二醇超聲，繼續(xù)加入甲苯二異氰酸酯、二丙烯基乙二醇甲基醚超聲，降溫至室溫，加入 1,4- 丁二醇、3,3’- 二 氯 -4,4’- 二氨基二苯基甲烷、甲基磷酸二甲酯、辛酸亞錫攪拌，靜置，加入鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯攪拌，靜置，得到改性聚氨酯復(fù)合材料。

進(jìn)一步的，所述改性聚氨酯復(fù)合材料采用如下工藝制備：按重量份稱取 30-45 份納米高嶺土、50-80 份對硝基苯胺、 20-40 份乙酸銫在 66-78℃攪拌 1-3h，過濾，洗滌，干燥，粉碎，加入 5-15 份甲酰胺、30-50 份 水在 65-72℃攪拌 2-5h，超聲，超聲功率為 30-45kHz，超聲時間為 15-30min，過濾，洗滌，在 氮氣保護(hù)下加入 15-35 份聚丙二醇超聲，超聲功率為 600-900W，超聲時間為 30-50min，繼續(xù) 加入 20-40 份甲苯二異氰酸酯、5-15 份二丙烯基乙二醇甲基醚超聲，超聲功率為 5-20kHz， 超聲時間為 1-5h，超聲溫度為 65-72℃，降溫至室溫，加入 1.5-4.5 份 1,4- 丁二醇、1-3 份 3,3’- 二氯 -4,4’- 二氨基二苯基甲烷、0.5-3 份甲基磷酸二甲酯、0.5-0.9 份辛酸亞錫攪 拌 0.5-1.5h，靜置 15-45min，加入 0.5-2.5份鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯攪拌 15-30min，靜置 1-4h 得到改性聚氨酯復(fù)合材料。

進(jìn)一步的，所述填料按質(zhì)量份包括：煅燒高嶺土 10-25 份，碳酸鈣 10-30 份。

進(jìn)一步的，所述穩(wěn)定劑為鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。

進(jìn)一步的，所述潤滑劑為硬脂酸或硬脂酸鈣或者聚乙烯蠟。

本發(fā)明還公開了上述一種耐老化高硬度電纜材料的制備方法，包括：

（1）將改性聚氨酯復(fù)合材料加到置于水浴鍋的燒瓶內(nèi)，加入適量的無水乙醇并緩慢升溫至完全溶解，再加入烘干的納米碳酸鈣攪拌均勻，控制溫度在80-100℃范圍內(nèi)，再加入丁苯橡膠加熱攪拌回流 0.5-1.5h，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行多次抽濾、醇洗循環(huán)多次，再置于烘箱中在 110-150℃下烘干，研磨備用；

（2）將活性碳酸鈣和石蠟混合，再升高溫度至 50-60℃時攪拌均勻，迅速冷卻至室溫后加到熔融的聚苯乙烯樹脂中，再加入重鉻酸銨和步驟（1）制備的產(chǎn)物混合攪拌均勻自然冷卻至室溫后備用；

（3）將開放式煉塑機(jī)升高溫度至 160-170℃， 將季戊四醇四巰基乙酸酯、季戊四醇四巰基乙酸酯加到雙輥中間熔融塑煉，待其混合均勻后加入步驟（2）制備的物料，調(diào)整雙輥間距，輥煉、薄通多次使二者混合均勻，再加入磷酸三辛酯、芳香烴油、硫酸鋇繼續(xù)混合攪拌均勻；

（4）將步驟（3）的混合物與陶瓷纖維、玻璃纖維、PBO纖維一起混合并加入到攪拌機(jī)中攪拌，攪拌時間為 15min-30min；

（5）再向高速攪拌機(jī)中加入剩余組分后再進(jìn)行攪拌，攪拌均勻；

（6）將步驟（5）的混合材料用雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，雙螺桿擠出機(jī)螺桿長徑比為10-18:1，雙螺桿擠出機(jī)擠出溫度為 ：一區(qū)溫度 165-175℃，二區(qū)溫度為 185-195℃，三區(qū)溫度為 200-205℃，四區(qū)溫度為 210-215℃ ；雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為 155-165℃ ；

（7）將步驟（6）熔融擠出料再進(jìn)行切粒，制備為耐老化高硬度電纜材料。

進(jìn)一步的，所述高速攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為 200-600r/min。

進(jìn)一步的，所述雙螺桿擠出機(jī)螺桿長徑比為 12-15:1。

有益效果：本發(fā)明的電纜材料具有很強(qiáng)的耐侯性，降低了環(huán)境對電纜護(hù)套的影響，而且強(qiáng)度高，硬度好，抗沖擊性強(qiáng)，穩(wěn)定性能優(yōu)異，使用壽命長，熱氧穩(wěn)定性好，耐老化，力學(xué)性能優(yōu)異。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

實施例1

一種耐老化高硬度電纜材料，包括如下質(zhì)量份的材料：

改性聚氨酯復(fù)合材料 20份，丁苯橡膠 15份，聚苯乙烯樹脂5份，季戊四醇四巰基乙酸酯3份，重鉻酸銨 0.5 份，二硫化二苯并噻唑 1 份，納米二氧化硅 20 份，活性碳酸鈣 45份，石蠟 1.5 份， 陶瓷纖維 15 份，玻璃纖維20份，PBO纖維10份，磷酸三辛酯 0.8 份，芳香烴油 1 份，硫酸鋇3份，聚乙烯醇1份，抗氧劑 AT-215 1份，防老劑 1010-A 0.1 份，穩(wěn)定劑1份，潤滑劑1份，無水乙醇適量。

所述改性聚氨酯復(fù)合材料采用如下工藝制備：按重量份稱取 30份納米高嶺土、50份對硝基苯胺、 20份乙酸銫在 66℃攪拌 1h，過濾，洗滌，干燥，粉碎，加入 5份甲酰胺、30份 水在 65℃攪拌 2h，超聲，超聲功率為 30kHz，超聲時間為 15min，過濾，洗滌，在氮氣保護(hù)下加入 15份聚丙二醇超聲，超聲功率為 600W，超聲時間為 30min，繼續(xù) 加入 20份甲苯二異氰酸酯、5份二丙烯基乙二醇甲基醚超聲，超聲功率為 5kHz， 超聲時間為 1h，超聲溫度為 65℃，降溫至室溫，加入 1.5份 1,4- 丁二醇、1份 3,3’- 二氯 -4,4’- 二氨基二苯基甲烷、0.5份甲基磷酸二甲酯、0.5份辛酸亞錫攪拌 0.5h，靜置 15min，加入 0.5份鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯攪拌 15min，靜置 1h 得到改性聚氨酯復(fù)合材料。

所述填料按質(zhì)量份包括：煅燒高嶺土 10份，碳酸鈣 10份。

所述穩(wěn)定劑為鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。

所述潤滑劑為硬脂酸或硬脂酸鈣或者聚乙烯蠟。

上述一種耐老化高硬度電纜材料的制備方法，包括：

（1）將改性聚氨酯復(fù)合材料加到置于水浴鍋的燒瓶內(nèi)，加入適量的無水乙醇并緩慢升溫至完全溶解，再加入烘干的納米碳酸鈣攪拌均勻，控制溫度在80-100℃范圍內(nèi)，再加入丁苯橡膠加熱攪拌回流 0.5h，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行多次抽濾、醇洗循環(huán)多次，再置于烘箱中在 110℃下烘干，研磨備用；

（2）將活性碳酸鈣和石蠟混合，再升高溫度至 50℃時攪拌均勻，迅速冷卻至室溫后加到熔融的聚苯乙烯樹脂中，再加入重鉻酸銨和步驟（1）制備的產(chǎn)物混合攪拌均勻自然冷卻至室溫后備用；

（3）將開放式煉塑機(jī)升高溫度至 160℃， 將季戊四醇四巰基乙酸酯、季戊四醇四巰基乙酸酯加到雙輥中間熔融塑煉，待其混合均勻后加入步驟（2）制備的物料，調(diào)整雙輥間距，輥煉、薄通多次使二者混合均勻，再加入磷酸三辛酯、芳香烴油、硫酸鋇繼續(xù)混合攪拌均勻；

（4）將步驟（3）的混合物與陶瓷纖維、玻璃纖維、PBO纖維一起混合并加入到攪拌機(jī)中攪拌，攪拌時間為 15min；

（5）再向高速攪拌機(jī)中加入剩余組分后再進(jìn)行攪拌，攪拌均勻，高速攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為 200r/min；

（6）將步驟（5）的混合材料用雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，雙螺桿擠出機(jī)螺桿長徑比為10:1，雙螺桿擠出機(jī)擠出溫度為：一區(qū)溫度 165℃，二區(qū)溫度為 185℃，三區(qū)溫度為 200℃，四區(qū)溫度為 210℃ ；雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為 155℃ ；

（7）將步驟（6）熔融擠出料再進(jìn)行切粒，制備為耐老化高硬度電纜材料。

實施例2

一種耐老化高硬度電纜材料，包括如下質(zhì)量份的材料：

改性聚氨酯復(fù)合材料 35 份，丁苯橡膠 30 份，聚苯乙烯樹脂8份，季戊四醇四巰基乙酸酯10份，重鉻酸銨 1.5 份，二硫化二苯并噻唑 3 份，納米二氧化硅 30 份，活性碳酸鈣 50 份，石蠟 2.8 份， 陶瓷纖維 24 份，玻璃纖維40份，PBO纖維15份，磷酸三辛酯 1.6 份，芳香烴油 1.9 份，硫酸鋇8份，聚乙烯醇2份，抗氧劑 AT-215 2.5 份，防老劑 1010-A 0.8 份，穩(wěn)定劑3份，潤滑劑2份，無水乙醇適量。

所述改性聚氨酯復(fù)合材料采用如下工藝制備：按重量份稱取 45 份納米高嶺土、80 份對硝基苯胺、 40 份乙酸銫在 78℃攪拌 3h，過濾，洗滌，干燥，粉碎，加入 15 份甲酰胺、50 份 水在72℃攪拌 5h，超聲，超聲功率為 45kHz，超聲時間為 30min，過濾，洗滌，在氮氣保護(hù)下加入 35 份聚丙二醇超聲，超聲功率為 900W，超聲時間為 50min，繼續(xù) 加入 40 份甲苯二異氰酸酯、15 份二丙烯基乙二醇甲基醚超聲，超聲功率為 20kHz， 超聲時間為5h，超聲溫度為72℃，降溫至室溫，加入4.5 份 1,4- 丁二醇、3 份 3,3’- 二氯 -4,4’- 二氨基二苯基甲烷、3 份甲基磷酸二甲酯、0.9 份辛酸亞錫攪 拌1.5h，靜置45min，加入 2.5份鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯攪拌30min，靜置4h 得到改性聚氨酯復(fù)合材料。

所述填料按質(zhì)量份包括：煅燒高嶺土 25 份，碳酸鈣 30 份。

所述穩(wěn)定劑為鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。

所述潤滑劑為硬脂酸或硬脂酸鈣或者聚乙烯蠟。

上述一種耐老化高硬度電纜材料的制備方法，包括：

（1）將改性聚氨酯復(fù)合材料加到置于水浴鍋的燒瓶內(nèi)，加入適量的無水乙醇并緩慢升溫至完全溶解，再加入烘干的納米碳酸鈣攪拌均勻，控制溫度在100℃范圍內(nèi)，再加入丁苯橡膠加熱攪拌回流 1.5h，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行多次抽濾、醇洗循環(huán)多次，再置于烘箱中在 150℃下烘干，研磨備用；

（2）將活性碳酸鈣和石蠟混合，再升高溫度至 60℃時攪拌均勻，迅速冷卻至室溫后加到熔融的聚苯乙烯樹脂中，再加入重鉻酸銨和步驟（1）制備的產(chǎn)物混合攪拌均勻自然冷卻至室溫后備用；

（3）將開放式煉塑機(jī)升高溫度至 170℃， 將季戊四醇四巰基乙酸酯、季戊四醇四巰基乙酸酯加到雙輥中間熔融塑煉，待其混合均勻后加入步驟（2）制備的物料，調(diào)整雙輥間距，輥煉、薄通多次使二者混合均勻，再加入磷酸三辛酯、芳香烴油、硫酸鋇繼續(xù)混合攪拌均勻；

（4）將步驟（3）的混合物與陶瓷纖維、玻璃纖維、PBO纖維一起混合并加入到攪拌機(jī)中攪拌，攪拌時間為 30min；

（5）再向高速攪拌機(jī)中加入剩余組分后再進(jìn)行攪拌，攪拌均勻，高速攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為 600r/min；

（6）將步驟（5）的混合材料用雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，雙螺桿擠出機(jī)螺桿長徑比為18:1，雙螺桿擠出機(jī)擠出溫度為 ：一區(qū)溫度 175℃，二區(qū)溫度為 195℃，三區(qū)溫度為205℃，四區(qū)溫度為 215℃ ；雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為165℃ ；

（7）將步驟（6）熔融擠出料再進(jìn)行切粒，制備為耐老化高硬度電纜材料。

實施例3

一種耐老化高硬度電纜材料，包括如下質(zhì)量份的材料：

改性聚氨酯復(fù)合材料 25份，丁苯橡膠20份，聚苯乙烯樹脂6份，季戊四醇四巰基乙酸酯6份，重鉻酸銨 1份，二硫化二苯并噻唑 2份，納米二氧化硅 25 份，活性碳酸鈣 47份，石蠟 2份， 陶瓷纖維 20 份，玻璃纖維30份，PBO纖維12份，磷酸三辛酯1.2份，芳香烴油 1.4 份，硫酸鋇5份，聚乙烯醇1.5份，抗氧劑 AT-215 1.5份，防老劑 1010-A 0.5 份，穩(wěn)定劑2份，潤滑劑1.5份，無水乙醇適量。

所述改性聚氨酯復(fù)合材料采用如下工藝制備：按重量份稱取 35份納米高嶺土、65份對硝基苯胺、30 份乙酸銫在 72℃攪拌 2h，過濾，洗滌，干燥，粉碎，加入 10份甲酰胺、40份 水在 68℃攪拌 3h，超聲，超聲功率為 35kHz，超聲時間為20min，過濾，洗滌，在氮氣保護(hù)下加入 25份聚丙二醇超聲，超聲功率為 750W，超聲時間為 40min，繼續(xù) 加入30份甲苯二異氰酸酯、10份二丙烯基乙二醇甲基醚超聲，超聲功率為 15kHz， 超聲時間為3h，超聲溫度為 68℃，降溫至室溫，加入 3份 1,4- 丁二醇、2份 3,3’- 二氯 -4,4’- 二氨基二苯基甲烷、2份甲基磷酸二甲酯、0.7 份辛酸亞錫攪 拌 1h，靜置 30min，加入 1.5份鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯攪拌 20min，靜置2h 得到改性聚氨酯復(fù)合材料。

所述填料按質(zhì)量份包括：煅燒高嶺土 15份，碳酸鈣 20份。

所述穩(wěn)定劑為鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。

所述潤滑劑為硬脂酸或硬脂酸鈣或者聚乙烯蠟。

上述一種耐老化高硬度電纜材料的制備方法，包括：

（1）將改性聚氨酯復(fù)合材料加到置于水浴鍋的燒瓶內(nèi)，加入適量的無水乙醇并緩慢升溫至完全溶解，再加入烘干的納米碳酸鈣攪拌均勻，控制溫度在90℃范圍內(nèi)，再加入丁苯橡膠加熱攪拌回流 1h，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行多次抽濾、醇洗循環(huán)多次，再置于烘箱中在 130℃下烘干，研磨備用；

（2）將活性碳酸鈣和石蠟混合，再升高溫度至 55℃時攪拌均勻，迅速冷卻至室溫后加到熔融的聚苯乙烯樹脂中，再加入重鉻酸銨和步驟（1）制備的產(chǎn)物混合攪拌均勻自然冷卻至室溫后備用；

（3）將開放式煉塑機(jī)升高溫度至 165℃， 將季戊四醇四巰基乙酸酯、季戊四醇四巰基乙酸酯加到雙輥中間熔融塑煉，待其混合均勻后加入步驟（2）制備的物料，調(diào)整雙輥間距，輥煉、薄通多次使二者混合均勻，再加入磷酸三辛酯、芳香烴油、硫酸鋇繼續(xù)混合攪拌均勻；

（4）將步驟（3）的混合物與陶瓷纖維、玻璃纖維、PBO纖維一起混合并加入到攪拌機(jī)中攪拌，攪拌時間為 20min；

（5）再向高速攪拌機(jī)中加入剩余組分后再進(jìn)行攪拌，攪拌均勻，高速攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為 400r/min；

（6）將步驟（5）的混合材料用雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，雙螺桿擠出機(jī)螺桿長徑比為14:1，雙螺桿擠出機(jī)擠出溫度為 ：一區(qū)溫度 170℃，二區(qū)溫度為 190℃，三區(qū)溫度為 202℃，四區(qū)溫度為 212℃ ；雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為 160℃ ；

（7）將步驟（6）熔融擠出料再進(jìn)行切粒，制備為耐老化高硬度電纜材料。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。